KR20220160909A - 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 방법 - Google Patents

배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 관리 시스템은, 배터리의 온도인 배터리 온도의 측정값을 나타내는 제1 온도 신호를 생성하는 제1 온도 센서; 외부 온도의 측정값을 나타내는 제2 온도 신호를 생성하는 제2 온도 센서; 제1 참조 맵을 저장하는 메모리; 및 상기 제1 온도 신호 및 상기 제2 온도 신호를 수집하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 배터리의 제1 충전 스테이지가 진행 중의 소정 시간마다, 상기 배터리 온도의 제1 변화량, 제1 충전 시간 및 제1 평균 외부 온도를 결정하고, 상기 제1 참조 맵을 이용하여, 제1 시작 온도, 상기 제1 충전 시간 및 상기 제1 평균 외부 온도를 기초로, 상기 배터리 온도의 제1 기준 변화량을 결정하고, 상기 제1 변화량을 상기 제1 기준 변화량과 비교하여, 상기 배터리가 고장인지 여부를 판정한다.

Description

배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM, BATTERY PACK, ELECTRIC VEHICLE AND BATTERY MANAGEMENT METHOD}
본 발명은, 배터리의 온도를 모니터링하는 기술에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 차량, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
배터리에는 상당량의 에너지가 저장되며, 배터리의 온도가 상승할수록 화재 및 폭발의 위험성이 높아진다. 따라서, 배터리의 온도를 지속적으로 모니터링하면서, 배터리의 과열 방지를 위한 조치가 적절히 취해질 필요가 있다.
충전 중, 배터리가 비정상적인 온도 거동을 보이게 되는 원인은 크게 3가지로 구분될 수 있다. 첫번째 원인은 과도한 충전 전압 및/또는 충전 전류이고, 두번째 원인은 배터리의 외부 온도이며, 세번째 원인은 배터리의 고장이다. 배터리의 고장은, 배터리의 내부에서 발생된 부반응이나 결함(예, 내부 단락) 등으로 인해 배터리가 스스로 발열하는 이른바 자가발열 이상을 포함한다.
첫번째 및 두번째 원인으로 인한 비정상적 온도 거동은 충전 전압 및/또는 충전 전류를 적절히 감소시키거나 배터리의 충전을 중단하거나 또는 배터리에 충분한 냉각 매체를 공급함으로써 억제될 수 있다. 그러나, 세번째 원인은 배터리의 내부상태에 의존하기 때문에, 배터리의 교체 외에는 해소되기 어렵다.
종래에는 충전 중에 배터리 온도가 미리 설정된 상한 온도를 초과하는지 여부를 모니터링하는 수준에 그치고 있으며, 배터리의 비정상적 온도 거동이 고장으로 인한 것인지 구분할 수 없다.
일 예로, 외부 온도가 실제 배터리 온도보다 훨씬 낮은 환경에서는, 열 대류로 인해 배터리가 빠르게 자연 냉각된다. 때문에, 배터리가 자가발열 이상을 띄더라도, 충전 중 배터리 온도의 상승이 작거나 오히려 배터리 온도가 하강하므로, 고장을 식별해내기 어렵다. 다른 예로, 외부 온도가 실제 배터리 온도보다 높은 경우, 배터리 온도의 상승에 자가발열이 기여한 것인지 식별하기 어렵다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리의 충전 중, 배터리 온도와 외부 온도 각각의 시계열적인 변화를 모니터링하여, 자가발열 이상으로 인한 비정상적인 온도 거동을 유발하는 배터리의 고장을 식별할 수 있는 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 감시 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 관리 시스템은, 배터리의 온도인 배터리 온도의 측정값을 나타내는 제1 온도 신호를 생성하도록 구성되는 제1 온도 센서; 외부 온도의 측정값을 나타내는 제2 온도 신호를 생성하도록 구성되는 제2 온도 센서; 제1 참조 맵을 저장하도록 구성되는 메모리; 및 상기 제1 온도 신호 및 상기 제2 온도 신호를 수집하도록 구성되는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 배터리의 제1 충전 스테이지가 진행 중의 소정 시간마다, 상기 배터리 온도의 제1 변화량, 제1 충전 시간 및 제1 평균 외부 온도를 결정하고, 상기 제1 참조 맵을 이용하여, 제1 시작 온도, 상기 제1 충전 시간 및 상기 제1 평균 외부 온도를 기초로, 상기 배터리 온도의 제1 기준 변화량을 결정하고, 상기 제1 변화량을 상기 제1 기준 변화량과 비교하여, 상기 배터리가 고장인지 여부를 판정하도록 구성된다. 상기 제1 시작 온도는 상기 제1 충전 스테이지의 시작 시점에서 취득된 상기 배터리 온도이다.
상기 제어부는, 상기 제1 충전 스테이지의 진행 중의 현재 시점에서 취득된 상기 배터리 온도로부터 상기 제1 시작 온도를 차감하여, 상기 제1 변화량을 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 충전 시간에 걸쳐 상기 소정 시간마다 측정된 상기 외부 온도의 측정값들의 시계열을 평균하여, 상기 제1 평균 외부 온도를 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 변화량이 상기 제1 기준 변화량보다 기준 차이값 이상 큰 것으로 1회 또는 2회 이상의 기준 카운트 연속으로 검출되는 경우, 상기 배터리가 고장인 것으로 판정하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 참조 맵은, 상기 제1 시작 온도, 상기 제1 충전 시간, 상기 제1 평균 외부 온도 및 상기 제1 기준 변화량 간의 상관 관계를 제공하는 룩업 테이블 또는 함수일 수 있다.
상기 메모리는, 제2 참조 맵을 저장하도록 구성될 수 있다. 상기 제어부는, 제2 충전 스테이지가 진행되는 중의 소정 시간마다, 상기 배터리 온도의 제2 변화량, 제2 충전 시간, 및 제2 평균 외부 온도를 결정하고, 상기 제2 참조 맵을 이용하여, 제2 시작 온도, 상기 제2 충전 시간 및 상기 제2 평균 외부 온도를 기초로, 상기 배터리 온도의 제2 기준 변화량을 결정하되, 상기 제2 시작 온도는 상기 제2 충전 스테이지의 시작 시점에서 취득된 상기 배터리 온도이고, 상기 제2 변화량을 상기 제2 기준 변화량과 비교하여, 상기 배터리가 고장인지 여부를 판정하도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리의 양단에 걸친 전압인 배터리 전압의 측정값을 나타내는 전압 신호를 생성하도록 구성되는 전압 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 충전 스테이지는 정전류 충전 스테이지이고, 상기 제2 충전 스테이지는 정전압 충전 스테이지일 수 있다. 상기 제어부는, 상기 제1 충전 스테이지의 진행 중 상기 배터리 전압이 소정의 컷오프 전압에 도달한 것에 응답하여, 상기 제1 충전 스테이지로부터 상기 제2 충전 스테이지로 전환된 것으로 식별하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2 변화량이 상기 제2 기준 변화량보다 기준 차이값 이상 큰 것으로 1회 또는 2회 이상의 기준 카운트 연속으로 검출되는 경우, 상기 배터리가 고장인 것으로 판정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 변화량의 최종값과 상기 제2 변화량의 합이 상기 제1 기준 변화량의 최종값과 상기 제2 기준 변화량의 합보다 기준 차이값 이상 큰 것으로 1회 또는 2회 이상의 기준 카운트 연속으로 검출되는 경우, 상기 배터리가 고장인 것으로 판정하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 관리 시스템을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 전기 차량은, 상기 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 관리 방법은, 상기 배터리 관리 시스템에 의해, 소정 시간마다 실행될 수 있다. 상기 배터리 관리 방법은, 상기 배터리의 제1 충전 스테이지가 진행 중인 경우, 상기 배터리 온도의 제1 변화량, 제1 충전 시간 및 제1 평균 외부 온도를 결정하는 단계; 상기 제1 참조 맵을 이용하여, 제1 시작 온도, 상기 제1 충전 시간 및 상기 제1 평균 외부 온도를 기초로, 상기 배터리 온도의 제1 기준 변화량을 결정하는 단계로서, 상기 제1 시작 온도는 상기 제1 충전 스테이지의 시작 시점에서 취득된 상기 배터리 온도인 단계; 및 상기 제1 변화량을 상기 제1 기준 변화량과 비교하여, 상기 배터리가 고장인지 여부를 판정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리의 충전 중, 배터리 온도와 외부 온도 각각의 시계열적인 변화를 모니터링하여, 자가발열 이상으로 인한 비정상적인 온도 거동을 유발하는 배터리의 고장을 식별할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 차량의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 정상 배터리의 충전 중에 배터리 온도와 외부 온도 간의 관계를 설명하는 데에 참조되는 예시적인 그래프이다.
도 3은 고장 배터리의 충전 중에 배터리 온도와 외부 온도 간의 관계를 설명하는 데에 참조되는 예시적인 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 6는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <~부(유닛)>와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 차량의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 전기 차량(1)은, 차량 컨트롤러(2), 배터리 팩(10), 릴레이(20), 인버터(30) 및 전기 모터(40)를 포함한다. 배터리 팩(10)의 충방전 단자(P+, P-)는, 충전 케이블 등을 통해 충전기(3)에 전기적으로 결합될 수 있다. 충전기(3)는, 전기 차량(1)에 포함된 것이거나, 충전 스테이션에 마련된 것일 수 있다.
차량 컨트롤러(2)(예, ECU: Electronic Control Unit)는, 전기 차량(1)에 마련된 시동 버튼(미도시)이 사용자에 의해 ON-위치로 전환된 것에 응답하여, 키-온 신호를 배터리 관리 시스템(100)에게 전송하도록 구성된다. 차량 컨트롤러(2)는, 시동 버튼이 사용자에 의해 OFF-위치로 전환된 것에 응답하여, 키-오프 신호를 배터리 관리 시스템(100)에게 전송하도록 구성된다. 충전기(3)는, 차량 컨트롤러(2)와 통신하여, 배터리 팩(10)의 충방전 단자(P+, P-)를 통해 정전류 또는 정전압의 충전 전력을 공급할 수 있다. 충전기(3)는, 방전 기능을 가질 수 있으며, 후술된 제1 충전 스테이지(S1)를 개시하기에 앞서서, 차량 컨트로러(2)의 요청에 따라 배터리(11)의 배터리 전압(예, OCV)이 소정의 기준 전압 이하가 되도록 배터리(11)를 방전시킬 수 있다.
배터리 팩(10)은, 배터리(11) 및 배터리 관리 시스템(100)을 포함한다.
배터리(11)는, 셀 그룹(12) 및 케이스(13)를 포함한다. 케이스(13)는, 배터리(11)의 전체적인 외형을 정의하고, 셀 그룹(12)이 배치될 수 있는 내부 공간을 제공한다. 케이스(13)는, 전기 차량(1)에 마련된 배터리 룸에 볼트 등을 통해 고정 체결된다.
셀 그룹(12)은, 케이스(13)로부터 제공된 내부 공간에 배치(수납)되는 것으로서, 적어도 하나의 배터리 셀(BC)을 포함한다. 배터리 셀(BC)은, 예컨대 리튬 이온 셀과 같이 반복적인 충방전이 가능한 것이라면, 그 종류는 특별히 한정되지 않는다.
셀 그룹(12)이 복수의 배터리 셀을 가지는 경우, 복수의 배터리 셀은 직렬, 병렬 또는 직병렬이 혼합되어 연결될 수 있다.
릴레이(20)는, 배터리(11) 및 인버터(30)를 연결하는 전력 경로를 통해, 배터리(11)에 전기적으로 직렬 연결된다. 도 1에서는, 릴레이(20)가 배터리(11)의 양극 단자와 충방전 단자(P+) 사이에 연결된 것으로 예시되어 있다. 릴레이(20)는, 배터리 관리 시스템(100)으로부터의 스위칭 신호에 응답하여, 온오프 제어된다. 릴레이(20)는, 코일의 자기력에 의해 온오프되는 기계식 컨택터이거나, MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor)과 같은 반도체 스위치일 수 있다.
인버터(30)는, 배터리 관리 시스템(100) 또는 차량 컨트롤러(2)로부터의 명령에 응답하여, 셀 그룹(12)으로부터의 직류 전류를 교류 전류로 변환하도록 제공된다.
전기 모터(40)는, 인버터(30)로부터의 교류 전력을 이용하여 구동한다. 전기 모터(40)로는, 예컨대 3상 교류 모터(40)를 이용할 수 있다.
배터리 관리 시스템(100)은, 온도 센서(110), 온도 센서(120) 및 제어부(150)를 포함한다. 배터리 관리 시스템(100)은, 전압 센서(130), 전류 센서(140) 및 통신 회로(160) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 이하에서는, 배터리 관리 시스템(100)이 전압 센서(130), 전류 센서(140) 및 통신 회로(160)를 모두 포함하는 것으로 가정하여 설명하겠다.
온도 센서(110)는, 배터리(11)의 온도인 배터리 온도를 측정하고, 측정된 배터리 온도를 나타내는 온도 신호를 생성하도록 구성된다. 온도 센서(110)는, 배터리(11)의 실제 온도와 근접한 온도를 측정할 수 있도록, 케이스(13) 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 온도 센서(110)는 셀 그룹(12)에 포함된 적어도 하나의 배터리 셀(BC)의 표면에 부착될 수 있으며, 배터리 셀(BC)의 표면 온도를 배터리 온도로서 검출할 수 있다.
온도 센서(120)는, 배터리(11)로부터 이격된 소정 위치의 온도인 외부 온도(분위기 온도)를 측정하고, 측정된 외부 온도를 나타내는 온도 신호를 생성하도록 구성된다. 온도 센서(120)는, 배터리(11)와 분위기 간의 열 교환이 이루어지는 케이스(13) 외부의 소정 위치에 배치될 수 있다.
온도 센서(110)와 온도 센서(120) 각각은, 열전대, 서미스터, 바이메탈 등과 같은 공지의 온도 검출 소자들 중 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구현될 수 있다.
전압 센서(130)는, 배터리(11)에 병렬 연결되어, 배터리(11)의 양단에 걸친 전압인 배터리 전압을 측정하고, 측정된 배터리 전압을 나타내는 전압 신호를 생성하도록 구성된다.
전류 센서(140)는, 배터리(11)와 인버터(30) 간의 전류 경로를 통해 배터리(11)에 직렬로 연결된다. 전류 센서(140)는, 배터리(11)를 통해 흐르는 전류인 배터리 전류를 측정하고, 측정된 배터리 전류를 나타내는 전류 신호를 생성하도록 구성된다. 전류 센서(140)는, 션트 저항체, 홀 효과 소자 등과 같은 공지의 전류 검출 소자들 중 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구현될 수 있다.
통신 회로(160)는, 제어부(150)와 차량 컨트롤러(2) 간의 유선 통신 또는 무선 통신을 지원하도록 구성된다. 유선 통신은 예컨대 캔(CAN: contoller area network) 통신일 수 있고, 무선 통신은 예컨대 지그비나 블루투스 통신일 수 있다. 물론, 제어부(150)와 차량 컨트롤러(2) 간의 유무선 통신을 지원하는 것이라면, 통신 프토토콜의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다. 통신 회로(160)는, 제어부(150) 및/또는 차량 컨트롤러(2)로부터 수신된 정보를 사용자가 인식 가능한 형태로 제공하는 출력 디바이스(예, 디스플레이, 스피커)를 포함할 수 있다.
제어부(150)는, 릴레이(20), 온도 센서(110), 온도 센서(120), 전압 센서(130), 전류 센서(140) 및 통신 회로(160)에 동작 가능하게 결합된다. 두 구성이 동작 가능하게 결합된다는 것은, 단방향 또는 양방향으로 신호를 송수신 가능하도록 두 구성이 직간접적으로 연결되어 있음을 의미한다.
제어부(150)는, 온도 센서(110)로부터의 온도 신호, 온도 센서(120)로부터의 온도 신호, 전압 센서(130)로부터의 전압 신호 및/또는 전류 센서(140)로부터의 전류 신호를 수집할 수 있다. 제어부(150)는, 내부에 마련된 ADC(Analog to Digital Converter)를 이용하여, 센서들(110, 120, 130, 140)로부터 수집된 각각의 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환 및 기록할 수 있다.
제어부(150)는, '제어 회로' 또는 '배터리 컨트롤러'라고 칭할 수 있으며, 하드웨어적으로 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
메모리(151)는, 예컨대 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 메모리(151)는, 제어부(150)에 의한 연산 동작에 요구되는 데이터 및 프로그램을 저장할 수 있다. 메모리(151)는, 제어부(150)에 의한 연산 동작의 결과를 나타내는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(151)는, 충전 중인 배터리(11)의 고장을 검출하는 데에 이용되는, 제1 참조 맵을 저장하고, 제2 참조 맵을 더 저장할 수 있다.
제어부(150)는, 키-온 신호에 응답하여, 릴레이(20)를 턴 온시킬 수 있다. 제어부(150)는, 키-오프 신호에 응답하여, 릴레이(20)를 턴 오프시킬 수 있다. 키-오프 신호는, 사용 상태로부터 휴지 상태로의 전환을 나타낸다. 대안적으로, 릴레이(20)의 온오프 제어는, 제어부(150) 대신 차량 컨트롤러(2)가 담당할 수 있다.
릴레이(20)가 턴 온되어 있는 동안, 배터리(11)는 사용 상태로 된다. 반대로, 릴레이(20)가 턴 오프되어 있는 동안, 배터리(11)는 휴지 상태로 된다. 사용 상태란, 배터리(11)가 충방전 중인 상태이며, '사이클 상태'라고 칭할 수도 있다. 휴지 상태란, 배터리(11)의 충방전이 정지된 상태이며, '캘린더 상태'라고 칭할 수도 있다.
제어부(150)는, 배터리(11)가 사용 상태로 있는 동안, 전압 신호 및 전류 신호를 기초로, 배터리(11)의 충전 상태(SOC: State Of Charge)를 결정할 수 있다. SOC는, 배터리(11)의 완전 충전 용량에 대한 잔존 용량의 비율로서, 통상 0~1 또는 0~100%의 범위로 처리된다. SOC의 결정에는, 암페어 카운팅, OCV(Open Circuit Voltage)-SOC 커브 및/또는 칼만 필터 등과 같은 공지의 방식이 활용될 수 있다.
제어부(150)는, 배터리(11)의 충전 중, 배터리(11)의 자가발열 이상을 검출하기 위한 동작들을 실행할 수 있다.
도 2는 정상 배터리의 충전 중에 배터리 온도와 외부 온도 간의 관계를 설명하는 데에 참조되는 예시적인 그래프이다. 도 2에 도시된 배터리 온도에 연관된 커브들(211, 212, 221, 222, 231, 232)은, 배터리(11)와 동일한 사양 및 전기화학적 특성을 가지도록 제조된 샘플 배터리들에 대해 다양한 온도 조건을 이용하여 테스트를 수행한 결과로서 취득된 것이다.
도 2를 참조하면, 배터리(11)에 대한 충전 절차는 제1 충전 스테이지(S1) 및 제2 충전 스테이지(S2)를 포함할 수 있다.
<제1 충전 스테이지>
제1 충전 스테이지(S1)는, 소정의 전류 레이트('C-rate'이라고 칭할 수 있음)의 충전 전류(IC)에 의한 정전류 충전이 수행되는 스테이지이다. 제1 충전 스테이지(S1)는, 배터리(11)의 배터리 전압이 소정의 기준 전압 이하인 때부터 소정의 컷오프 전압에 도달할 때가지 수행될 수 있다.
도 2에서, 시점 tA는 정상 배터리의 개방 전압(OCV: Open Circuit Voltage)이 기준 전압과 동일하게 조정된 상태에서 제1 충전 스테이지(S1)가 시작된 시점이다. 도 2에서, 시점 tB는 제1 충전 스테이지(S1)의 수행 중에 정상 배터리의 배터리 전압이 컷오프 전압에 도달한 시점이다. 시점 tB에서 충전 절차는 제1 충전 스테이지(S1)로부터 제2 충전 스테이지(S2)로 전환된다. 커브(201)는 제1 충전 스테이지(S1)에서 충전 전류(IC)가 일정하게 유지되는 것을 나타낸다.
커브(211)는, 시점 tA에서의 배터리 온도가 T1(예, 25 ℃)인 정상 배터리에 대해 T1보다 낮은 소정 온도(TX)(예, 10 ℃)로 외부 온도를 일정하게 유지하면서 제1 충전 스테이지(S1)를 수행하여 취득된 배터리 온도의 변화를 예시한다. 커브(211)에 있어서, 제1 충전 스테이지(S1)의 초반부에는 자연 냉각에 의해 배터리 온도가 T1로부터 하강하다가, 충전에 의한 발열량이 자연 냉각에 의한 방열량을 넘어서면서 시점 tB 전에 배터리 온도가 상승하는 것을 확인할 수 있다.
커브(221)는, 시점 tA에서의 배터리 온도가 T1인 정상 배터리에 대해 T1보다 높은 소정 온도(TY)(예, 50 ℃)로 외부 온도를 일정하게 유지하면서 제1 충전 스테이지(S1)를 수행하여 취득된 배터리 온도의 변화를 예시한다. 커브(211)와는 대조적으로, 커브(221)에 있어서, 제1 충전 스테이지(S1)의 초반부부터 시점 tB까지 배터리 온도는 지속 상승하는 것을 확인할 수 있다.
커브(231)는, 시점 tA에서의 배터리 온도가 T2(예, 35 ℃)인 정상 배터리에 대해 T2보다 높은 소정 온도(TY)로 외부 온도를 일정하게 유지하면서 제1 충전 스테이지(S1)를 수행하여 취득된 배터리 온도의 변화를 예시한다. 커브(221)를 커브(231)와 비교해보면, 제1 충전 스테이지(S1)의 초반부부터 시점 tB까지 배터리 온도는 지속 상승하는 것은 공통된다. 단, 외부 온도가 동일하더라도, 시점 tA에서의 배터리 온도가 다르다면, 제1 충전 스테이지(S1)에서 나타나는 배터리 온도의 변화 거동이 다르다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명자는, 도 2를 참조하여 전술된 커브들(211, 221, 231)을 취득하기 위해 수행된 다수의 테스트의 결과로부터, 제1 충전 스테이지(S1)에서의 배터리 온도의 변화량은, (i)제2 충전 스테이지(S2)의 시작 시점 tA에서의 배터리 온도(제1 시작 온도), (ii)시작 시점 tA으로부터 경과된 시간(제1 충전 시간), 및 (ii)제1 충전 스테이지(S1)에 걸친 외부 온도의 평균(제1 평균 외부 온도)에 의존하는 상관 관계를 가짐을 확인하였다. 제1 충전 스테이지(S1)에 있어서의 배터리 온도의 변화량이란, 제1 충전 스테이지(S1) 중 임의의 시점에서의 배터리 온도로부터 시작 온도를 차감한 값을 나타낸다.
이에 따라, 제어부(150)의 메모리(151)에는, 제1 충전 스테이지(S1)에 연관된 시작 온도, 충전 시간, 평균 외부 온도 및 기준 변화량 간의 상관 관계를 제공하는 룩업 테이블 또는 함수가 미리 저장될 수 있다. 기준 변화량은, 배터리(11)가 정상일 경우의 배터리 온도의 변화량을 나타낸다.
<제2 충전 스테이지>
제2 충전 스테이지(S2)는, 컷오프 전압에 의한 정전압 충전이 수행되는 스테이지이다. 제2 충전 스테이지(S2)는, 배터리(11)의 배터리 전압이 컷오프 전압에 도달한 때(시점 tB)부터 배터리 전류가 소정의 컷오프 전류(IE)에 도달할 때(시점 tC)가지 수행될 수 있다. 물론, 컷오프 전류(IE)는 충전 전류(IC)보다 작다. 제2 충전 스테이지(S2)에서, 배터리 전류는 컷오프 전류(IE)를 향하여 지속적으로 감소한다.
커브(212)는, 커브(211)에 연속되는 부분으로서, 소정 온도(TX)로 외부 온도를 일정하게 유지하면서 제2 충전 스테이지(S2)를 수행하여 취득된 배터리 온도의 변화를 예시한다. 커브(212)에 있어서, 시점 tB에서 배터리 온도와 외부 온도(TX) 간의 차이가 상당히 크며 배터리 전류에 의한 발열량의 제1 충전 스테이지(S1)에서의 발열량보다 작으므로, 배터리 온도는 시점 tB부터 온도와 외부 온도(TX)를 향해 빠르게 하강하는 것을 확인할 수 있다.
커브(222)는, 커브(221)에 연속되는 부분으로서, 소정 온도(TY)로 외부 온도를 일정하게 유지하면서 제2 충전 스테이지(S2)를 수행하여 취득된 배터리 온도의 변화를 예시한다. 커브(222)에 있어서, 시점 tB에서의 배터리 온도가 외부 온도(TY)보다 높으므로 배터리 온도가 시점 tB부터 온도와 외부 온도(TY)를 향해 하강한다는 점에서 커브(212)와 유사함을 확인할 수 있다. 단, 커브(222)에 따른 시점 tB에서의 배터리 온도와 외부 온도와의 차이가 커브(212)보다 작으므로, 커브(222)는 커브(212)보다는 완만하게 하강하고 있다.
커브(232)는, 커브(231)에 연속되는 부분으로서, 소정 온도(TY)로 외부 온도를 일정하게 유지하면서 제2 충전 스테이지(S2)를 수행하여 취득된 배터리 온도의 변화를 예시한다. 커브(232)에 있어서, 시점 tB에서의 배터리 온도가 외부 온도(TY)보다 높으므로 배터리 온도가 시점 tB부터 온도와 외부 온도(TY)를 향해 하강한다는 점에서 커브(222)와 유사함을 확인할 수 있다. 단, 시점 tB에서의 배터리 온도와 외부 온도와의 차이는 커브(232)가 커브(222)보다 크므로, 커브(232)는 커브(222)보다 빠르게 하강하고 있다.
본 발명자는, 도 2를 참조하여 전술된 커브들(212, 222, 232)을 취득하기 위해 수행된 다수의 테스트의 결과로부터, 제2 충전 스테이지(S2)에서의 배터리 온도의 변화량은, (i)제2 충전 스테이지(S2)의 시작 시점 tB에서의 배터리 온도(제2 시작 온도), (ii)시작 시점 tB으로부터 경과된 시간(제2 충전 시간), 및 (ii)제2 충전 스테이지(S2)에 걸친 외부 온도의 평균(제2 평균 외부 온도)에 의존하는 상관 관계를 가짐을 확인하였다. 제2 충전 스테이지(S2)에 있어서의 배터리 온도의 변화량이란, 제2 충전 스테이지(S2) 중 임의의 시점에서의 배터리 온도로부터 제1 시작 온도 또는 제2 시작 온도를 차감한 값을 나타낸다.
이에 따라, 제어부(150)의 메모리(151)에는, 제2 충전 스테이지(S2)에 연관된 시작 온도, 충전 시간, 평균 외부 온도 및 기준 변화량 간의 상관 관계를 제공하는 룩업 테이블 또는 함수가 미리 저장될 수 있다. 기준 변화량은, 배터리(12)가 정상일 경우의 배터리 온도의 변화량을 나타낸다.
도 3은 고장 배터리의 충전 중에 배터리 온도와 외부 온도 간의 관계를 설명하는 데에 참조되는 예시적인 그래프이다. 도 3에 도시된 커브들(211, 212)은 도 2에 도시된 커브들(211, 212)과 동일하다. 설명의 편의를 위해, 외부 온도는 전체 충전 절차에 걸쳐 TX로 일정한 것으로 가정한다.
도 3에 있어서, 커브(301)는 시점 tA에서의 배터리 온도가 T1인 고장 배터리에 대해 외부 온도(TX)를 일정하게 유지하면서 제1 충전 스테이지(S1)를 수행하여 취득된 고장 배터리의 배터리 온도의 변화를 예시한다. 커브(302)는 커브(301)에 연속되는 부분으로서, 외부 온도(TX)를 일정하게 유지하면서 제2 충전 스테이지(S2)를 수행하여 취득된 고장 배터리의 배터리 온도의 변화를 예시한다.
먼저, 제1 충전 스테이지(S1)와 관련하여, 정상 배터리의 커브(211)와는 달리, 고장 배터리의 커브(301)에 따른 배터리 온도는 제1 충전 스테이지(S1)의 초반부에서의 온도 하강이 없거나 매우 작다. 또한, 제1 충전 스테이지(S1)의 전반에 걸쳐 고장 배터리의 배터리 온도가 정상 배터리의 배터리 온도보다 높으며, 둘 간의 차이는 제1 충전 스테이지(S1)가 진행될수록 커지는 경향을 가짐을 확인할 수 있다.
다음으로, 제2 충전 스테이지(S2)와 관련하여, 시점 tB에서, 고장 배터리의 배터리 온도(TF)와 외부 온도(TX) 간의 차이는 정상 배터리의 배터리 온도(TN)와 외부 온도(TX) 간의 차이보다 크다. 만약, 시점 tB에서 정상 배터리의 배터리 온도가 TF라면, 정상 배터리의 배터리 온도는 커브(310)를 따라 외부 온도(TX)를 향하여 커브(212)보다 빠르게 하강한다.
반면, 고장 배터리의 경우, 자가발열로 인한 온도 상승력이 외부 온도(TX)에 의한 자연 냉각을 방해함으로 인해, 커브(310)가 아닌 커브(302)와 같이 온도 하강 속도가 더디게 나타나거나, 오히려 배터리 온도가 상승할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 4의 방법은, 배터리(11)의 제1 충전 스테이지(S1)가 개시되는 경우에 배터리 관리 시스템(100)에 의해 실행 가능하다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 단계 S410에서, 제어부(150)는, 제1 온도 신호 및 제2 온도 신호를 기초로, 배터리 온도 및 외부 온도를 결정한다. 즉, 제어부(150)는, 소정 시간마다, 배터리 온도의 측정값 및 외부 온도의 측정값을 취득하여 메모리(151)에 기록한다.
단계 S420에서, 제어부(150)는, 배터리 온도의 제1 변화량, 제1 충전 시간 및 제1 평균 외부 온도를 결정한다. 제1 변화량은, 현재 시점에서 취득된 배터리 온도로부터 제1 시작 온도를 차감하여 결정된다. 제1 시작 온도는, 제1 충전 스테이지의 시작 시점(tA)에서 취득된 배터리 온도이다. 제1 충전 시간은, 현재 시점에서 시작 시점(tA)을 차감하여 결정된다. 제1 평균 외부 온도는, 시작 시점(tA)으로부터 현재 시점까지의 기간 동안에 결정된 외부 온도의 측정값들의 시계열을 평균하여 결정된다.
단계 S430에서, 제어부(150)는, 메모리(151)에 기억되어 있는 제1 참조 맵을 이용하여, 제1 시작 온도, 제1 충전 시간 및 제1 평균 외부 온도를 기초로, 배터리 온도의 제1 기준 변화량을 결정한다. 제1 참조 맵은, 제1 시작 온도, 제1 충전 시간, 제1 평균 외부 온도 및 제1 기준 변화량 간의 상관 관계를 제공하는 룩업 테이블 또는 함수이다. 제1 기준 변화량은, 제1 시작 온도의 정상 배터리를 제1 평균 외부 온도와 동일한 분위기 조건 하에서 제1 충전 시간 동안 정전류 충전한 때의 정상 배터리의 온도 변화량으로서 미리 정해진 값이다. 도 4의 방법은 소정 시간마다 반복 실행되므로, 제1 충전 시간, 제1 평균 외부 온도 및 제1 기준 변화량 역시 소정 시간마다 갱신될 것임을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
단계 S440에서, 제어부(150)는, 제1 변화량이 제1 기준 변화량보다 기준 차이값 이상 큰지 여부를 판정한다. 기준 차이값은, 배터리(11)의 고장 유무를 판정하기 위해, 메모리(151)에 미리 저장되어 있을 수 있다. 단계 S440의 값이 "예"인 경우, 단계 S452 또는 단계 S470이 진행될 수 있다. 단계 S440의 값이 "아니오"인 경우, 단계 S454가 진행될 수 있다.
단계 S452에서, 제어부(150)는, 제1 고장 카운트를 1만큼 증가시킨다.
단계 S454에서, 제어부(150)는, 제1 고장 카운트를 리셋하거나 1만큼 감소시킨다. 리셋이 실행되면, 제1 고장 카운트는 0으로 설정될 수 있다.
단계 S460에서, 제어부(150)는, 제1 고장 카운트가 기준 카운트 이상인지 여부를 판정한다. 단계 S460이 "예"인 것은, 제1 변화량이 제1 기준 변화량보다 기준 차이값 이상 큰 것으로 기준 카운트 연속으로 검출되었음 즉, 배터리(11)가 고장임을 나타낸다. 메모리(151)에는 2 이상의 기준 카운트가 미리 저장되어 있을 수 있다. 단계 S460의 값이 "예"인 경우, 단계 S470이 진행될 수 있다.
단계 S470에서, 제어부(150)는, 소정의 보호 기능(들)을 실행한다. 일 예로, 제어부(150)는, 배터리(11)가 고장임을 알리는 알람 메시지를 통신 회로(160)를 통해 차량 컨트롤러(2) 및/또는 운전자에게 출력할 수 있다. 다른 예로, 제어부(150)는, 배터리(11)가 고장인 것으로 판정된 것에 응답하여, 차량 컨트롤러(2)에게 충전 정지 요청을 전송하거나 릴레이(20)를 턴 오프하는 등의 안전 기능(들)을 실행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 5의 방법은, 배터리(11)의 제2 충전 스테이지(S2)가 개시되는 경우에 배터리 관리 시스템(100)에 의해 실행 가능하다. 제어부(150)는, 전압 센서(130)로부터 수집된 전압 신호를 기초로 배터리(11)의 배터리 전압의 측정값을 취득하고, 배터리 전압이 컷오프 전압에 도달한 것에 응답하여, 제2 충전 스테이지(S1)로부터 제2 충전 스테이지(S2)로의 전환을 식별할 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 단계 S510에서, 제어부(150)는, 제1 온도 신호 및 제2 온도 신호를 기초로, 배터리 온도 및 외부 온도를 결정한다.
단계 S520에서, 제어부(150)는, 배터리 온도의 제2 변화량, 제2 충전 시간 및 제2 평균 외부 온도를 결정한다. 제2 변화량은, 현재 시점에서 취득된 배터리 온도로부터 제2 시작 온도를 차감하여 결정된다. 제2 시작 온도는, 제2 충전 스테이지의 시작 시점(tB)에서 취득된 배터리 온도이다. 제2 충전 시간은, 현재 시점에서 시작 시점(tB)을 차감하여 결정된다. 제2 평균 외부 온도는, 시작 시점(tB)으로부터 현재 시점까지의 기간 동안에 결정된 외부 온도의 측정값들의 시계열을 평균하여 결정된다.
단계 S530에서, 제어부(150)는, 메모리(151)에 기억되어 있는 제2 참조 맵을 이용하여, 제2 시작 온도, 제2 충전 시간 및 제2 평균 외부 온도를 기초로, 배터리 온도의 제2 기준 변화량을 결정한다. 제2 참조 맵은, 제2 시작 온도, 제2 충전 시간, 제2 평균 외부 온도 및 제2 기준 변화량 간의 상관 관계를 제공하는 룩업 테이블 또는 함수이다. 제2 기준 변화량은, 제2 시작 온도의 정상 배터리를 제2 평균 외부 온도와 동일한 분위기 조건 하에서 제2 충전 시간 동안 정전압 충전한 때의 정상 배터리의 온도 변화량으로서 미리 정해진 값이다. 도 5의 방법은 소정 시간마다 반복 실행되므로, 제2 충전 시간, 제2 평균 외부 온도 및 제2 기준 변화량 역시 소정 시간마다 갱신될 것임을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
단계 S540에서, 제어부(150)는, 제2 변화량이 제2 기준 변화량보다 기준 차이값 이상 큰지 여부를 판정한다. 단계 S540의 값이 "예"인 경우, 단계 S552 또는 단계 S570이 진행될 수 있다. 단계 S540의 값이 "아니오"인 경우, 단계 S554가 진행될 수 있다.
단계 S552에서, 제어부(150)는, 제2 고장 카운트를 1만큼 증가시킨다.
단계 S554에서, 제어부(150)는, 제2 고장 카운트를 리셋하거나 1만큼 감소시킨다.
단계 S560에서, 제어부(150)는, 제2 고장 카운트가 기준 카운트 이상인지 여부를 판정한다. 단계 S560이 "예"인 것은, 제2 변화량이 제2 기준 변화량보다 기준 차이값 이상 큰 것으로 기준 카운트 연속으로 검출되었음 즉, 배터리(11)가 고장임을 나타낸다. 단계 S560의 값이 "예"인 경우, 단계 S570이 진행될 수 있다.
단계 S570에서, 제어부(150)는, 소정의 보호 기능(들)을 실행한다(단계 S470 참조).
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 6의 방법은, 도 5의 방법과 마찬가지로 배터리(11)의 제2 충전 스테이지(S2)가 개시되는 경우에 배터리 관리 시스템(100)에 의해 실행 가능하다. 일 예로, 제2 충전 스테이지(S2)의 시작 시점(tB)에서 제1 고장 카운트가 1 이상인 경우, 도 5의 방법 대신 도 6의 방법이 실행될 수 있다.
도 1 내지 도 4 및 도 6을 참조하면, 단계 S610에서, 제어부(150)는, 제1 온도 신호 및 제2 온도 신호를 기초로, 배터리 온도 및 외부 온도를 결정한다.
단계 S620에서, 제어부(150)는, 배터리 온도의 제2 변화량, 제2 충전 시간 및 제2 평균 외부 온도를 결정한다.
단계 S630에서, 제어부(150)는, 메모리(151)에 기억되어 있는 제2 참조 맵을 이용하여, 제2 시작 온도, 제2 충전 시간 및 제2 평균 외부 온도를 기초로, 배터리 온도의 제2 기준 변화량을 결정한다.
단계 S620 및 단계 S630은, 전술된 단계 S520 및 단계 S530과 공통되는바, 반복 설명은 생략하기로 한다.
단계 S640에서, 제어부(150)는, 제1 변화량의 최종값과 제2 변화량의 합이 제1 기준 변화량의 최종값과 제2 기준 변화량의 합보다 기준 차이값 이상 큰지 여부를 판정한다. 제1 변화량의 최종값은, 제1 충전 스테이지(S1)로부터 제2 충전 스테이지(S2)로의 전환 전에, 도 4의 방법에 따른 단계 S420에서 결정된 최신의 제1 변화량이다. 즉, 제1 변화량의 최종값은, 시점 tA부터 시점 tB까지의 기간에 걸친 배터리 온도의 총 변화량이다. 제1 기준 변화량의 최종값은, 제1 충전 스테이지(S1)로부터 제2 충전 스테이지(S2)로의 전환 전에, 도 4의 방법에 따른 단계 S440에서 결정된 최신의 제1 기준 변화량이다. 단계 S640의 값이 "예"인 경우, 단계 S652이 진행될 수 있다. 단계 S640의 값이 "아니오"인 경우, 단계 S654가 진행될 수 있다.
단계 S652에서, 제어부(150)는, 제2 고장 카운트를 1만큼 증가시킨다.
단계 S654에서, 제어부(150)는, 제2 고장 카운트를 리셋하거나 1만큼 감소시킨다.
단계 S660에서, 제어부(150)는, 제1 고장 카운트와 제2 고장 카운트의 합이 기준 카운트 이상인지 여부를 판정한다. 단계 S660이 "예"인 것은, 배터리(11)가 고장임을 나타낸다. 단계 S660의 값이 "예"인 경우, 단계 S670이 진행될 수 있다.
단계 S670에서, 제어부(150)는, 소정의 보호 기능(들)을 실행한다(단계 S470 참조).
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
1: 전기 차량 2: 차량 컨트롤러
10: 배터리 팩 11: 배터리
20: 릴레이 30: 인버터
40: 전기 모터
100: 배터리 관리 시스템
110, 120: 온도 센서
130: 전압 센서
150: 제어부 151: 메모리
160: 통신 회로

Claims (12)

  1. 배터리의 온도인 배터리 온도의 측정값을 나타내는 제1 온도 신호를 생성하도록 구성되는 제1 온도 센서;
    외부 온도의 측정값을 나타내는 제2 온도 신호를 생성하도록 구성되는 제2 온도 센서;
    제1 참조 맵을 저장하도록 구성되는 메모리; 및
    상기 제1 온도 신호 및 상기 제2 온도 신호를 수집하도록 구성되는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 배터리의 제1 충전 스테이지가 진행 중의 소정 시간마다,
    상기 배터리 온도의 제1 변화량, 제1 충전 시간 및 제1 평균 외부 온도를 결정하고,
    상기 제1 참조 맵을 이용하여, 제1 시작 온도, 상기 제1 충전 시간 및 상기 제1 평균 외부 온도를 기초로, 상기 배터리 온도의 제1 기준 변화량을 결정하되, 상기 제1 시작 온도는 상기 제1 충전 스테이지의 시작 시점에서 취득된 상기 배터리 온도이고,
    상기 제1 변화량을 상기 제1 기준 변화량과 비교하여, 상기 배터리가 고장인지 여부를 판정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 충전 스테이지의 진행 중의 현재 시점에서 취득된 상기 배터리 온도로부터 상기 제1 시작 온도를 차감하여, 상기 제1 변화량을 결정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 충전 시간에 걸쳐 상기 소정 시간마다 측정된 상기 외부 온도의 측정값들의 시계열을 평균하여, 상기 제1 평균 외부 온도를 결정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 변화량이 상기 제1 기준 변화량보다 기준 차이값 이상 큰 것으로 1회 또는 2회 이상의 기준 카운트 연속으로 검출되는 경우, 상기 배터리가 고장인 것으로 판정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 참조 맵은, 상기 제1 시작 온도, 상기 제1 충전 시간, 상기 제1 평균 외부 온도 및 상기 제1 기준 변화량 간의 상관 관계를 제공하는 룩업 테이블 또는 함수인 배터리 관리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메모리는, 제2 참조 맵을 저장하도록 구성되고,
    상기 제어부는, 제2 충전 스테이지가 진행되는 중의 소정 시간마다,
    상기 배터리 온도의 제2 변화량, 제2 충전 시간, 및 제2 평균 외부 온도를 결정하고,
    상기 제2 참조 맵을 이용하여, 제2 시작 온도, 상기 제2 충전 시간 및 상기 제2 평균 외부 온도를 기초로, 상기 배터리 온도의 제2 기준 변화량을 결정하되, 상기 제2 시작 온도는 상기 제2 충전 스테이지의 시작 시점에서 취득된 상기 배터리 온도이고,
    상기 제2 변화량을 상기 제2 기준 변화량과 비교하여, 상기 배터리가 고장인지 여부를 판정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배터리의 양단에 걸친 전압인 배터리 전압의 측정값을 나타내는 전압 신호를 생성하도록 구성되는 전압 센서를 더 포함하고,
    상기 제1 충전 스테이지는, 정전류 충전 스테이지이고,
    상기 제2 충전 스테이지는, 정전압 충전 스테이지이고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 충전 스테이지의 진행 중 상기 배터리 전압이 소정의 컷오프 전압에 도달한 것에 응답하여, 상기 제1 충전 스테이지로부터 상기 제2 충전 스테이지로 전환된 것으로 식별하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 변화량이 상기 제2 기준 변화량보다 기준 차이값 이상 큰 것으로 1회 또는 2회 이상의 기준 카운트 연속으로 검출되는 경우, 상기 배터리가 고장인 것으로 판정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 변화량의 최종값과 상기 제2 변화량의 합이 상기 제1 기준 변화량의 최종값과 상기 제2 기준 변화량의 합보다 기준 차이값 이상 큰 것으로 1회 또는 2회 이상의 기준 카운트 연속으로 검출되는 경우, 상기 배터리가 고장인 것으로 판정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 따른 상기 배터리 팩을 포함하는 전기 차량.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리 관리 시스템에 의해, 소정 시간마다 실행되는 배터리 관리 방법에 있어서,
    상기 배터리의 제1 충전 스테이지가 진행 중인 경우, 상기 배터리 온도의 제1 변화량, 제1 충전 시간 및 제1 평균 외부 온도를 결정하는 단계;
    상기 제1 참조 맵을 이용하여, 제1 시작 온도, 상기 제1 충전 시간 및 상기 제1 평균 외부 온도를 기초로, 상기 배터리 온도의 제1 기준 변화량을 결정하는 단계로서, 상기 제1 시작 온도는 상기 제1 충전 스테이지의 시작 시점에서 취득된 상기 배터리 온도인 단계; 및
    상기 제1 변화량을 상기 제1 기준 변화량과 비교하여, 상기 배터리가 고장인지 여부를 판정하는 단계를 포함하는 배터리 관리 방법.
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